異構(gòu)多核任務(wù)遷移和調(diào)度算法研究.pdf

1、隨著多核處理器的發(fā)展，進(jìn)程調(diào)度和任務(wù)遷移已成為目前高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前，多核進(jìn)程調(diào)度算法和任務(wù)遷移算法仍不理想，存在進(jìn)程分配效率低、動(dòng)態(tài)算法復(fù)雜度高、負(fù)載不均衡等問題，嚴(yán)重影響了多核處理器的性能。任務(wù)運(yùn)行的過程中會(huì)出現(xiàn)不同的特征，對(duì)硬件資源的需求也不盡相同，與同構(gòu)多核處理器相比，異構(gòu)多核處理器能較好地提升系統(tǒng)的吞吐量、減少處理器能耗。
　　在Linux操作系統(tǒng)中，調(diào)度器在處理用戶級(jí)任務(wù)時(shí)沒有考慮每個(gè)任務(wù)的特性以及任

2、務(wù)之間的聯(lián)系，進(jìn)程在經(jīng)過不恰當(dāng)?shù)恼{(diào)度后可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能嚴(yán)重的降低。本文通過對(duì)異構(gòu)多核處理器的調(diào)度算法和遷移算法展開研究，利用進(jìn)程運(yùn)行特征，提出一種適用于異構(gòu)多核處理器的Cache-IPC感知任務(wù)遷移算法。在剖析linux2.6.34內(nèi)核的調(diào)度機(jī)制和負(fù)載均衡機(jī)制基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于Linux內(nèi)核改進(jìn)的進(jìn)程調(diào)度算法。
　　Cache-IPC感知任務(wù)遷移算法是在用戶空間利用PAPI驅(qū)動(dòng)工具獲取處理器相關(guān)事件寄存器的進(jìn)程特征實(shí)現(xiàn)的。遷移算

3、法充分考慮了相鄰核心上的進(jìn)程對(duì)共享Cache的爭(zhēng)用情況，將任務(wù)按Cache特性進(jìn)行分類，讓高M(jìn)PKI(Mispredicts PerKilo Instructions)的進(jìn)程插入偶數(shù)核心隊(duì)列，低MPKI進(jìn)程插入奇數(shù)核心隊(duì)列，從而保證了高M(jìn)PKI的進(jìn)程和低MPKI進(jìn)程在相鄰的兩個(gè)核心上運(yùn)行，減少Cache爭(zhēng)用。同時(shí)，經(jīng)過Cache分類后，從每類進(jìn)程中選擇高IPC(Instructions Per ClockCycle)進(jìn)程放到大核上執(zhí)行，

4、低IPC進(jìn)程放小核上執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)表明與Linux默認(rèn)調(diào)度算法相比，Cache-IPC感知異構(gòu)多核任務(wù)遷移算法性能提高了8.65％。
　　基于Linux內(nèi)核改進(jìn)的調(diào)度算法，是在完全公平調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，充分考慮進(jìn)程運(yùn)行時(shí)的緩存特性以及core之間負(fù)載差異實(shí)現(xiàn)的。算法通過進(jìn)程Cache特征聚類，減少共享緩存爭(zhēng)用，同時(shí)分析進(jìn)程的指令特征，把進(jìn)程分為cpu-bound和memory-bound兩種執(zhí)行狀態(tài)，提出在大核和小核上同時(shí)適用的遷移因